Android 源碼分析-Dalvik 虛擬機創建過程

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一. 介紹Dalvik

　1.java的運行需要JVM,同樣android中使用了java語言，也需要一個VM。針對手機處理器和內存等硬件資源不足而推出來的一款VM，為android運行提供環境，叫DVM。

　2.Dalvik虛擬機允許多個instance的存在。實際上android中的每一個app都是運行在自己VM實例之中(沙盒)。每一個VM實例在linux中又是一個單獨的進程，所以可以認為是同一個概念。運行在自己的DVM進程之中，不同的app不會相互干擾，且不會因為一個DVM的崩潰導致所有的app進程都崩潰。這點來說，Android dvm的進程和Linux的進程, 應用程序的進程 概念類似。

3.與JVM的區別：

• 　1.基于架構的不同。JVM是基于棧的架構，而DVM是基于寄存器架構。
• 2.jvm運行的是字節碼文件，而dvm運行自己定義的dex文件格式。
  　

  JVM編譯過程 java->class->jar
  DVM編譯過程java->class->dex

總結dvm與jvm區別：

區別一：dvm執行的是.dex格式文件 jvm執行的是.class文件 android程序編譯完之后生產.class文件，然后，dex工具會把.class文件處理成.dex文件，然后把資源文件和.dex文件等打包成.apk文件。apk就是android package的意思。 jvm執行的是.class文件。
區別二:dvm是基于寄存器的虛擬機 而jvm執行是基于虛擬棧的虛擬機。寄存器存取速度比棧快的多，dvm可以根據硬件實現最大的優化，比較適合移動設備。
區別三：.class文件存在很多的冗余信息，dex工具會去除冗余信息，并把所有的.class文件整合到.dex文件中。減少了I/O操作，提高了類的查找速度

一張圖了解dvm主要做的事：

二.Dalvik啟動過程

//AndroidRuntime.cpp
int AndroidRuntime::startVm(JavaVM** pJavaVM, JNIEnv** pEnv, bool zygote)
{
    JavaVMInitArgs initArgs;
    char propBuf[PROPERTY_VALUE_MAX];
    char stackTraceFileBuf[sizeof("-Xstacktracefile:")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
    char jniOptsBuf[sizeof("-Xjniopts:")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
    char heapstartsizeOptsBuf[sizeof("-Xms")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
    char heapsizeOptsBuf[sizeof("-Xmx")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
    char heapgrowthlimitOptsBuf[sizeof("-XX:HeapGrowthLimit=")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
    char heapminfreeOptsBuf[sizeof("-XX:HeapMinFree=")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
    char heapmaxfreeOptsBuf[sizeof("-XX:HeapMaxFree=")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
    char usejitOptsBuf[sizeof("-Xusejit:")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
    char jitmaxsizeOptsBuf[sizeof("-Xjitmaxsize:")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
    char jitinitialsizeOptsBuf[sizeof("-Xjitinitialsize:")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
    char jitthresholdOptsBuf[sizeof("-Xjitthreshold:")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
    char useJitProfilesOptsBuf[sizeof("-Xjitsaveprofilinginfo:")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
    char jitprithreadweightOptBuf[sizeof("-Xjitprithreadweight:")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
    char jittransitionweightOptBuf[sizeof("-Xjittransitionweight:")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
    char gctypeOptsBuf[sizeof("-Xgc:")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
    char backgroundgcOptsBuf[sizeof("-XX:BackgroundGC=")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
    char heaptargetutilizationOptsBuf[sizeof("-XX:HeapTargetUtilization=")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
    char cachePruneBuf[sizeof("-Xzygote-max-boot-retry=")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
    char dex2oatXmsImageFlagsBuf[sizeof("-Xms")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
    char dex2oatXmxImageFlagsBuf[sizeof("-Xmx")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
    char dex2oatXmsFlagsBuf[sizeof("-Xms")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
    char dex2oatXmxFlagsBuf[sizeof("-Xmx")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
    char dex2oatCompilerFilterBuf[sizeof("--compiler-filter=")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
    char dex2oatImageCompilerFilterBuf[sizeof("--compiler-filter=")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
    char dex2oatThreadsBuf[sizeof("-j")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
    char dex2oatThreadsImageBuf[sizeof("-j")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
    char dex2oat_isa_variant_key[PROPERTY_KEY_MAX];
    char dex2oat_isa_variant[sizeof("--instruction-set-variant=") -1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
    char dex2oat_isa_features_key[PROPERTY_KEY_MAX];
    char dex2oat_isa_features[sizeof("--instruction-set-features=") -1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
    char dex2oatFlagsBuf[PROPERTY_VALUE_MAX];
    char dex2oatImageFlagsBuf[PROPERTY_VALUE_MAX];
    char extraOptsBuf[PROPERTY_VALUE_MAX];
    char voldDecryptBuf[PROPERTY_VALUE_MAX];
    ...

    /*
     * Initialize the VM.
     *
     * The JavaVM* is essentially per-process, and the JNIEnv* is per-thread.
     * If this call succeeds, the VM is ready, and we can start issuing
     * JNI calls.
     */
    if (JNI_CreateJavaVM(pJavaVM, pEnv, &initArgs) < 0) {
        ALOGE("JNI_CreateJavaVM failed\n");
        return -1;
    }

    return 0;
}

void AndroidRuntime::start(const char* className, const Vector<String8>& options, bool zygote)
{

    /* start the virtual machine */
    JniInvocation jni_invocation;
    jni_invocation.Init(NULL);
    JNIEnv* env;
    if (startVm(&mJavaVM, &env, zygote) != 0) {
        return;
    }
    onVmCreated(env);

    /*
     * Register android functions.
     */
    if (startReg(env) < 0) {
        ALOGE("Unable to register all android natives\n");
        return;
    }

}

　　　　　//Dalvik虛擬機在Zygote進程中的啟動過程，這個啟動過程主要就是完成了以下四個事情：
        //1. 創建了一個Dalvik虛擬機實例；
        //2. 加載了Java核心類及其JNI方法；
        //3. 為主線程的設置了一個JNI環境；
        //4. 注冊了Android核心類的JNI方法。

Zygote 啟動Dalvik作用：

• 1. Zygote進程為Android系統準備好了一個Dalvik虛擬機實例，以后Zygote進程在創建Android應用程序進程的時候，就可以將它自身的Dalvik虛擬機實例復制到新創建Android應用程序進程中去，從而加快了Android應用程序進程的啟動過程。

• 2.Java核心類和Android核心類（位于dex文件中），以及它們的JNI方法（位于so文件中），都是以內存映射的方式來讀取的，因此，Zygote進程在創建Android應用程序進程的時候，除了可以將自身的Dalvik虛擬機實例復制到新創建的Android應用程序進程之外，還可以與新創建的Android應用程序進程共享Java核心類和Android核心類，以及它們的JNI方法，這樣就可以節省內存消耗。

• 3.Zygote進程為了加快Android應用程序進程的啟動過程，犧牲了自己的啟動速度，因為它需要加載大量的Java核心類，以及注冊大量的Android核心類JNI方法。Dalvik虛擬機在加載Java核心類的時候，還需要對它們進行驗證以及優化，這些通常都是比較耗時的。又由于Zygote進程是由init進程啟動的，也就是說Zygote進程在是開機的時候進行啟動的，因此，Zygote進程的犧牲是比較大的。不過畢竟我們在玩手機的時候，很少會關機，也就是很少開機，因此，犧牲Zygote進程的啟動速度是值得的，換來的是Android應用程序的快速啟動。

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